Общие методические указания к выполнению лабораторных работ

Для выполнения отдельных лабораторных работ создаются бри­гады из 2-3 студентов. Последовательность выполнения цикла работ устанавливается кафед­рой для каждой учебной группы.

При подготовке к выполнению лабораторных работ студенты должны руко-водствоваться следующими указаниями.

Всю подготовительную работу студент выполняет до проведе­ния лаборатор-ного занятия, изучив самостоятельно соответствую­щие разделы рекомендованного программой курса учебника и основ­ные теоретические положения, приводимые в настоящем руководстве.

Студент допускается к выполнению лабораторной работы только при наличии подготовленного бланка протокола. Перед проведением каждой лабораторной работы производится проверка теоретических знаний по данной теме. При положительной оценке студент допускается к выполнению лабораторной работы.

При сборке электрических схем необходимо обратить внимание на достаточ-ную надежность и плотность контактных соединений. В первую очередь соединяются элементы схемы, составляющие последо­вательную цепь. Затем присоединяются эле-менты параллельных цепей. Движки регулирующих устройств необходимо устано-вить в положения, соответствующие минимальным токам и напряжениям в цепи. Указательные стрелки приборов должны быть установлены с помощью кор­ректора на нулевое деление шкалы.

Правильность сборки проверяют все члены бригады и оконча­тельно проверяет руководитель занятий.

Запрещается производить включение схемы без разрешения преподавателя.

Убедившись в том, что все измерительные приборы работают нормально, можно приступить к опытам.

В случае необходимости производства каких-либо изменений в схеме ее необходимо предварительно отключить от источника энер­гии, произвести соответст-вующие переключения и схему повторно предъявить преподавателю для проверки. Несоблюдение данного указа­ния может привести к поражению электрическим током либо вызвать порчу приборов. Выполнять лабораторные работы следует в последо­вательности, указанной для каждой из них в соответствующем мето­дическом руководстве. Отсчеты и записи показаний приборов необхо­димо производить быстро на черновике в делениях шкалы каждого прибора. Истинные значения измеряемых величин, после умножения числа деления шкалы на цену деления прибора, заносятся в отчет по работе.

Например, амперметр рассчитан на "α" ампер и шкала имеет "n" делений. Тогда цена деления будет равна (А).

Аналогично определяется цена деления вольтметра. Для ваттметра цена деления определяется как отношение произведения "a" ампер на "в" вольт к "n" делений, т.е. (Вт).

Следует учитывать, что:

1. Иногда у приборов электромагнитной системы между нулем и первой цифрой не дается делений, поэтому показания в этом про­межутке определяются приблизительно.

2. У многопредельных приборов шкала обычно делится на 100, 150 или иное число делений. При этом полное отклонение стрелки соответствует току предела измерения, на который включен прибор в данном случае. Для определения цены деления необходимо поделить предел измерения на полное число делений шкалы.

3. Цена делений приборов, включаемых через шунты или доба­вочные сопро-тивления, соответственно увеличивается.

4. При включении приборов через измерительные трансформато­ры тока или напряжения, цена деления прибора должна быть умно­жена на коэффициент транс-формации.

5. Цена деления ваттметра при непосредственном включении определяется как результат деления произведения пределов измере­ния по напряжению и току на полное число делений прибора. Напря­жение и ток ваттметра обычно указаны на шкале прибора. Отсчеты по приборам необходимо производить весьма тщательно. Запись по­казаний производится одновременно с отсчетом. По данным измерений в соот-ветствии с заданием каждой работы следует производить необходимые расчеты, ко-торые вместе с резуль­татами измерений представляются преподава­телю для провер-ки. По каждой выполненной работе составляется отчет (В отчет должно входить: схема, таблица измеренных и вычисленных значений, необходимые формулы для вычислений, а так же векторные диаграммы и графики).

Записи в отчете ведутся чернилами; графики, диаграммы и схемы выполняются с применением чертежных инструментов каранда­шом. Графики строятся на мил-лиметровой бумаге или обычном тетрадном листе с нанесенной масштабной сеткой. Каждая кривая на гра­фике должна быть обозначена. Соответствующие данным кривые сле­дует проводить между точками, полученными из опыта, с учетом характера теоретических кривых.

Если нужно построить несколько кривых в функции от одной и той же величины, все кривые помещают в одной системе ко­ординат. В этом случае слева от оси ординат вертикально наносят­ся масштабные линии для отдельных графиков.

Отчет каждой лабораторной работы содержит:

а) технические данные применяемых приборов, механизмов и машин;

б) принципиальную схему, данную в настоящей инструкции;

в) таблицы с записью результатов опыта и вычислений;

г) запись применяемых при вычислениях формул;

д) выводы о проведенной работе и ее результатах.

По каждой лабораторной работе (после оформления отчета) студентом сдается зачет. Зачет принимается либо во время лабора­торного занятия, либо в дополни-тельное время.

Все студенты обязаны строго выполнять инструкцию по техни­ке безопасности при работе в лабораториях кафедры электротехники и правила проведения лабо-раторных занятий:

1. Не разрешается касаться оголенных токоведущих частей схемы, которые находятся под напряжением.

2. Не разрешается самовольно производить какие-либо переклю­чения на схеме.

3. Первое включение проверенной схемы можно производить только в присутствии руководителя.

4. Запрещается производить какие-либо переключения в схеме, находящейся под напряжением.

5. При работе возле электрических машин необходимо особое внимание (одежда, волосы, провода и т.п. не должны касаться вращающихся частей машин). Не разрешается стоять против муфт и касаться вращающихся частей машин.

6. Устанавливать и заменять предохранители на стендах можно только по разрешению руководителя при отключенном от стенда питании.

7. При всех случаях обнаружения повреждений электрического оборудования, измерительных приборов и проводов – немедленно вы­ключить питание и сообщить об этом руководителю работ.

8. Электрическую схему следует собирать так, чтобы провода не перекрещивались, не натягивались и не скручивались петлями.

9. Необходимо следить за тем, чтобы частота вращения элек­трических машин не превышала номинальную (указанную на их пас­портах).

10. При испытаниях машин надо следить, чтобы они вращались в том направлении, которое указано стрелкой на корпусе.

11. Если при проведении работы возникает повреждение (появ­ляется специфи-ческий запах, дым, накаляются проводники реостатов), следует немедленно выклю-чить установку. Растерянность и промед­ление в этих случаях могут усилить повреж-дение аппаратуры, либо поражение током.

Лабораторная работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

1. Цель работы

Целью работы является ознакомление с конструкцией и принципом действия генераторов постоянного тока, и исследование основных их характеристик.

2. Основные теоретические сведения

Наибольшее распространение получили электрические машины постоянного тока с самовозбуждением. Например, генератор параллельного возбуждения является генерато-ром, у которого обмотка возбуждения питается током от его же якоря.

Самовозбуждение генератора происходит при:

1) наличие остаточного магнетизма в магнитной системе машин;

2) правильном подключении обмотки возбуждения к зажимам якоря (при правильном подключении показания вольтметра на зажимах якоря будут возрастать, при неправильном – уменьшаться); во втором случае необходимо изменить направление тока в цепи возбуждения;

3) сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше критического;

4) частота вращения якоря .

Характеристика холостого хода

Важной характеристикой генератора является характеристика холостого хода – зависимость при и токе якоря .

Снятие характеристики холостого хода начинают с напряжения остаточного магнетизма при разомкнутой цепи обмотки возбуждения и производят путем по­степенного уменьшения сопротивления регулировочного реостата в цепи возбуждения (при этом ток возбуждения возрастает) строго в одном направлении до получения напряжения на зажимах генератора порядка (с наступлением магнитного насыщения рост э.д.с. прекращается).

Внешняя характеристика генератора представляет собой зависимость напря-жения на его зажимах от тока нагрузки при постоян­ном значении частоты вращения и постоянном сопротивления цепи возбуждения, т.е.

.

Для снятия внешней характеристики генератор вначале возбуждают до номи-нального напряжения при отключенной нагрузке. Затем подключают нагрузочный реостат и постепенно уменьшают его сопротивление. После достижения положения «точки перегиба» нагрузка начнет уменьшаться, несмотря на уменьшение сопротив-ления нагрузочного реостата. Это объясняется влиянием реакции якоря. Критический ток обычно равен

.

При увеличении нагрузки генератора с независимым возбуждением его э.д.с уменьшается вследствие размагничивающего влияния реакции якоря. Одновременно с этим, с увеличением тока нагрузки растет потеря напряжения на внутреннем сопро-тивлении якоря. Поэтому напряжение генератора с ростом нагрузки падает. При пере-грузке, напряжение продолжает снижаться и при коротком замыкании станет равным нулю . Ток короткого замыкания значительно превосходит по величине номинальный ток якоря. Внешняя характеристика генератора позволяет определить изменение напряжения при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке

(1.1)

У генератора параллельного возбуждения напряжение на зажимах при увеличении нагрузки уменьшается в большей степени, чем у генератора с независимым возбуждением. Снижение напряжения на выходе этого генератора обусловлено тремя причинам: падением напряжения в омическом (активном) сопротивлении якоря, размагничивающем действием реакции якоря и уменьшением тока возбуждения.

При коротком замыкании на зажимах машин напряжение равно нулю, а по якорю протекает небольшой ток, поддерживаемый э.д.с., которая индуцируется магнитным полем.

У компаундных генераторов две обмотки возбуждения: шунтовая и сериесная. По шунтовой обмотке протекает ток возбуждения, а по сериесной – ток нагрузки. Так как обе обмотки расположены на главных полюсах, то результирующая магнито-движущая сила (м.д.с.) машины определяется их суммой.

Если токи в обеих обмотках создают м.д.с. направленные в одну сторону (сог-ласное включение), то в уравнении принимается знак плюс. При разных направлениях м.д.с. (встречное включение) – минус. С увеличением нагрузки у генераторов с согласным включением обмоток ток якоря растет, следовательно увеличивается суммарная м.д.с. Э.д.с. генератора возрастает. Благодаря этому напряжение генератора при увеличении нагрузки поддерживается примерно постоянным. У генератора со встречным включением результирующая м.д.с. уменьшается, т.к. происходит размагничивание машины током сериесной обмотки. Э.д.с. машины уменьшается, напряжение резко падает.

Регулировочная характеристика.

Зависимость тока возбуждения от тока нагрузки при постоянном значении напряжения называется регулировочной характеристикой при , . С помощью регулировочного реостата, в цепи возбуждения любого типа генератора, можно изменять ток возбуждения и поддерживать постоянство напряжения генератора при различной нагрузки.